JP3581987B2

JP3581987B2 - 光信号送信器

Info

Publication number: JP3581987B2
Application number: JP25775693A
Authority: JP
Inventors: 尚生吉永
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1993-09-21
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JPH0792510A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、外部変調方式で光強度を変調する光ファイバ伝送システムの光送信部に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信システムにおいて問題となる光非線形効果の中でも、誘導ブリュアン散乱（ＳｔｉｍｕｌａｔｅｄＢｒｉｌｌｏｕｉｎＳｃａｔｔｅｒｉｎｇ、以下ＳＢＳという）は、最も問題となるものの１つである。ＳＢＳが生じると、ファイバ伝送路への入力信号光はファイバ中で後方散乱されるため、ファイバ入力パワーを大きくしても、光受信部での受光パワーを大きくすることはできない。また、伝送品質に対してもＳＢＳが生じた場合、雑音，歪みの劣化を引き起こし、ディジタル信号伝送においてもエラーフロアが現れる。
このＳＢＳは、ファイバ入力信号光パワーが、あるしきい値Ｐ_ｔｈよりも大きい値のときに発生する。ブリュアン帯域がΔＶ_ｓｂｓ、ファイバ入力信号光のスペクトル線幅がΔＶ_ＬＤのとき、しきい値Ｐ_ｔｈの値は（ΔＶ_ｓｂｓ＋ΔＶ_ＬＤ）／ΔＶ_ｓｂｓに比例する。
【０００３】
すなわち、ファイバ入力信号光のスペクトル線幅がΔＶ_ＬＤのとき、しきい値Ｐ_ｔｈは次の式（１）で表される。
【数１】

ここで、ブリュアン帯域ΔＶ_ｓｂｓは、１．５５μｍではΔＶ_ｓｂｓ≒２００ＭＨｚ、ｇ_ｓｂｓはブリュアン利得係数、Ａ_ｅｆｆはファイバのコアの有効断面積、Ｌ_ｅｆｆはファイバの実効長で、
【数２】

で表される。ただし、Ｌはファイバ長、αはファイバのロスパラメータで、α＝〔ファイバロス（ｄＢ／Ｋｍ）〕／４．３４３である。
【０００４】
式（１）からわかるように、ΔＶ_ＬＤが大きいほどしきい値が大きくなり、ＳＢＳは起こりにくいが、外部変調による強度変調方式では、ΔＶ_ＬＤの値はほぼレーザ光源そのもののスペクトル線幅値になり、光源にＤＦＢレーザを用いた場合にはΔＶ_ＬＤは数十ＭＨｚである。従って、実状に基づいたパラメータを用いてしきい値Ｐ_ｔｈを見積もると、Ａ_ｅｆｆ＝５０μｍ^２、Ｌ＝５０ｋｍ、〔ファイバロス〕＝０２ｄＢ／ｋｍ、ΔＶ_ＬＤ＝２０ＭＨｚ、１．５５μｍ帯におけるパラメータΔＶ_ｓｂｓ＝２０ＭＨｚ、ｇ_ｓｂｓ＝５×１０^−１１ｍ／Ｗより、Ｐ_ｔｈ＝２．１５ｍＷとなり、実際のシステムにおいてＳＢＳは十分起こりうる。
【０００５】
本願発明者の提案による従来技術では、半導体レーザをＳＢＳ抑圧信号で直接変調してチャーピング（ｃｈｉｒｐｒｎｇ）を生じさせ、これによりΔＶ_ＬＤを見かけ上大きくし、しきい値Ｐ_ｔｈを高くしている。
【０００６】
この従来技術を図５に示す〔特願平５−５１２５７号「光信号送信器」参照〕。半導体レーザの光源１０１からの光信号の強度を、伝送信号発生器１０３からの伝送すべき伝送電気信号１０４により、外部変調器１０２で変調して光ファイバ伝送路１０７に送出する。このとき、半導体レーザの光源１０１はＳＢＳ抑圧信号発生器１０５からのＳＢＳ抑圧信号１０６で直接変調されている。
しかしながら、この構成は、ＳＢＳ抑圧信号１０６で光源を直接変調しているため、光源１０１の光出力が変調され、ＳＢＳ抑圧信号１０６のスペクトル成分、またはＳＢＳ抑圧信号１０６と伝送電気信号１０４との和または差の周波数スペクトル成分が、伝送電気信号１０４の帯域内に落ちるとき、これらの成分があるレベルより大きくなると、伝送電気信号１０４の品質の劣化が生じる場合がある。従って、ＳＢＳ抑圧信号１０６に対しては、その帯域，レベルに制限が加わる。特にＡＭ映像伝送のように、伝送品質に対する要求条件が非常に厳しい場合、従来の技術では伝送信号の劣化なしにＳＢＳを抑圧することが、実質上不可能である。
【０００７】
本発明の目的は、外部変調による強度変調方式において、ＳＢＳの影響を受けずに、高強度の光信号を光ファイバに入力してファイバ伝送を行うことを可能にする光信号送信器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明による光信号送信器は、半導体レーザ光源又は一定の強度で発光する一定光度光源と、
前記半導体レーザ光源又は一定光度光源の出力光を強度変調する第一の外部変調器と、
前記半導体レーザ光源又は一定光度光源の出力光を強度変調する第二の外部変調器とを備え、
前記半導体レーザ光源又は一定光度光源と前記第一の外部変調器と前記第二の外部変調器とが光伝送路で縦続接続された構成をとって出力光を光ファイバ伝送路に送出する光信号送信器であって、
前記第一の外部変調器に伝送すべき信号を印加して前記第一の外部変調器にその入力光の強度変調を行わしめる手段と、
前記光ファイバ伝送路で前記出力光が誘導ブリュアン散乱を起こすしきい値レベルを大きくする帯域とレベルを有する抑圧信号によって前記半導体レーザ光源への注入電流又は該光源の出力光を変調することにより前記半導体レーザの出力光の位相又は光周波数を変調する手段と、
前記抑圧信号による変調により生じる前記出力光の強度変調成分を前記第二の外部変調器で打ち消すための変調信号を得るように前記抑圧信号の位相を調整する位相調整器と、
該位相調整器からの該変調信号を前記第二の外部変調器に印加する手段と
を備えたことを特徴とする構成を有している。
【０００９】
半導体レーザ光源に直接変調をかけたことに伴ってその出力光は変調されるが、この変調成分は、第二の外部変調器で打ち消すことにより、伝送電気信号に対しては影響を及ぼさない。従って、ＳＢＳの発生を抑圧するとともに、第一の外部変調器に印加される伝送電気信号のみを伝送することができる。
第三の外部変調器で位相変調することにより、見かけ上光源のスペクトル幅ΔＶ_ＬＤが広がり、ＳＢＳが発生するしきい値Ｐ_ｔｈを大きくすることができる。一方、位相変調に伴って生じる強度変調成分は、第二の外部変調器で打ち消され、伝送信号に対しては影響を及ぼさない。
【００１０】
【実施例】
本発明の実施例の主要部を図１を参照して説明する。基本的には、半導体レーザ光源７からの出力光を、伝送信号発生部３からの伝送すべき伝送電気信号５により、第一の外部変調器９で強度変調するものである。このとき、半導体レーザ光源７を、ＳＢＳ抑圧信号発生部６からの信号１１で直接変調することで、レーザのチャーピングのために見かけ上の線幅が広くなり、ＳＢＳが抑圧される。ＳＢＳ抑圧信号１１としては、単一周波数信号、複数の周波数を周波数多重した信号、ディジタルの固定パターンや疑似ランダムパターン信号などがある。一方、直接変調により半導体レーザ光源７の出力は強度変調されるが、その変調成分が伝送信号の劣化要因となることがある。これを避けるために、補償信号発生部１０から、半導体レーザ光源７の直接変調に伴う強度変調成分を打ち消すような補償信号１２を、強度変調を行う第二の外部変調器８に印加する。
【００１１】
本発明の他の実施例の主要部を図２を参照して説明する。これは図１における半導体レーザ７とＳＢＳ抑圧信号発生部６が、図２では光源１と位相変調を行う第三の外部変調器１３と位相変調信号発生部１４とに置き換わったものである。光源１からの出力光に第三の外部変調器１３で位相変調をかけ、光源のスペクトル強度をΔＶ_ｓｂｓよりも広い帯域に分散させることにより、ＳＢＳを抑圧する。また、第三の外部変調器１３において位相変調をかけることに伴って生じる強度変調成分は、図１と同様に、第二の外部変調器８で打ち消される。
【００１２】
図１，図２とも複数の外部変調器を使用しているが、ＳＢＳ抑圧信号を印加したことによって生じる強度変調成分が、第二の外部変調器８で打ち消されさえすれば、これらの外部変調器の並ぶ順序は自由である。
【００１３】
図１においては、光源１の直接変調に伴って生じる変調成分を第二の外部変調器８で打ち消すためには、直接変調に伴って生じる変調成分と同一で逆相となる変調を、第二の外部変調器８でかければよい。従って本発明では図３に示すように、補償信号１２にＳＢＳ抑圧信号発生部６からの信号を用い、位相調整器１６で補償信号の位相を調整してから第二の外部変調器８に印加するような構成をとっている。
【００１４】
図２においても同様に考えると、図４に示すように、補償信号１２として、位相変調信号発生部１４からの信号を、位相調整器１６を通してから用いるような構成をとっている。
【００１５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、伝送信号に対する劣化を引き起こさずに、ＳＢＳの発生をおさえることにより、ファイバへの入力強度を大きくとることができ、また、伝送距離を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の主要部を説明するためのブロック図である。
【図２】本発明の他の実施例の主要部を説明するめのブロック図である。
【図３】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明の他の実施例を示すブロック図である。
【図５】従来技術による光信号発生器のブロック構成図である。
【符号の説明】
１光源（一定光度光源）
３伝送信号発生部
４光ファイバ伝送路
５伝送電気信号
６ＳＢＳ抑圧信号発生部
７半導体レーザ光源
８第二の外部変調器
９第一の外部変調器
１０補償信号発生部
１１ＳＢＳ抑圧信号
１２補償信号
１３第三の外部変調器
１４位相変調信号発生部
１５位相変調信号
１６位相調整器
１０１光源
１０２外部変調器
１０３伝送信号発生部
１０４伝送電気信号
１０５ＳＢＳ抑圧信号発生部
１０６ＳＢＳ抑圧信号
１０７光ファイバ伝送路

Claims

半導体レーザ光源（７）と、該半導体レーザ光源（７）の出力光の強度を伝送すべき信号で強度変調する第一の外部変調器（９）とを備えて出力光を光ファイバ伝送路（４）に送出する光信号送信器において、
ＳＢＳ抑圧信号を発生するＳＢＳ抑圧信号発生部（６）と、位相調整器（１６）と、前記第一の外部変調器（９）と光伝送路で縦続接続された第二の外部変調器（８）とを備え、
前記ＳＢＳ抑圧信号は、当該ＳＢＳ抑圧信号によって前記半導体レーザ光源（７）への注入電流を直接変調したときに、前記光ファイバ伝送路（４）で前記出力光が誘導ブリュアン散乱を起こすしきい値レベルを大きくする帯域とレベルを有する信号であり、
前記半導体レーザ光源（７）は、前記ＳＢＳ抑圧信号によって前記半導体レーザ光源（７）への注入電流を直接変調することにより出力光の位相または光周波数が変調され、
前記位相調整器（１６）は、前記半導体レーザ光源（７）への注入電流を前記ＳＢＳ抑圧信号によって変調することにより生ずる前記出力光の強度変調成分を打ち消す変調信号を得るように、当該位相調整器（１６）に入力される前記ＳＢＳ抑圧信号発生部（６）からの信号の位相を調整して前記第二の外部変調器（８）に出力し、
前記第二の外部変調器（８）は、前記位相調整器から得られる前記変調信号で前記出力光を変調する
ことを特徴とする光信号送信器。
一定の強度で発光する光源（１）と、該光源（１）の出力光の強度を伝送すべき信号で強度変調する第一の外部変調器（９）とを備えて出力光を光ファイバ伝送路（４）に送出する光信号送信器において、
前記光源（１）からの出力光に位相変調をかける第三の外部変調器（１３）と、ＳＢＳ抑圧信号を発生する位相変調信号発生器（１４）と、位相調整器（１６）と、前記第一の外部変調器（９）と光伝送路で縦続接続された第二の外部変調器（８）とを備え、
前記ＳＢＳ抑圧信号は、前記第三の外部変調器（１３）によって当該ＳＢＳ抑圧信号で前記光源（１）の出力光を位相変調したときに、前記光ファイバ伝送路で前記出力光が誘導ブリュアン散乱を起こすしきい値レベルを大きくする帯域とレベルを有する信号であり、
前記位相調整器（１６）は、前記出力光を前記第三の外部変調器（１３）によって前記ＳＢＳ抑圧信号で位相変調することにより生ずる強度変調成分を打ち消す変調信号を得るように、当該位相調整器（１６）に入力される前記位相変調信号発生器（１４）からの信号の位相を調整して前記第二の外部変調器（８）に出力し、
前記第二の外部変調器（８）は、前記位相調整器から得られる前記変調信号で前記出力光を変調する
ことを特徴とする光信号送信器。